工程基坑塌方事故分析与处理

工程基坑塌方事故分析与处理 摘要 随着高层建筑和市政建设的发展 基坑支护不仅成为建 筑施工的一个热点 难点 更是安全事故多发环节 以下以一个案 例说明基坑支护的重要性 关键词 工程基坑 基坑支护 高层建筑 正文 深基坑支护工程的特点 1 基坑支护工程是个临时工程 设计的安全储备相对可以小些 但又与地区性有关 不同区域地质条件其特点也不相同 基坑支护 工程又是岩土工程 结构工程以及施工技术互相交叉的学科 是多 种复杂因素交互影响的系统工程 是理论上尚待发展的综合技术学 科 2 由于基坑支护工程造价高 开工数量多 是各施工单位争夺的 重点 又由于技术复杂 涉及范围广 变化因素多 事故频繁 是 建筑工程中最具有挑战性的技术上的难点 同时也是降低工程造价 确保工程质量的重点 3 基坑支护工程正向大深度 大面积方向发展 有的长度和宽度 均超过百余米 深度超过 20 余米 工程规模日益增大 4 岩土性质千变万化 地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性 不均匀性 往往造成勘察所得的数据离散性很大 3 难以代表土层 的总体情况 并且精确度较低 给基坑支护工程的设计和施工增加 了难度 5 在软土 高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑 很容易 产生土体滑移 基坑失稳 桩体变位 坑底隆起 支挡结构严重漏 水 流土以致破损等病害 对周边建筑物 地下构筑物及管线的安 全造成很大威胁 6 工程实践证明 要做好基坑支护工程 必须包括整个开挖支护 的全过程 它包括勘察 设计 施工和监测工作等整个系列 因而 强调要精心做好每个环节的工作 7 随着旧城改造的推进 各城市的主要高层 超高层建筑大都集 中在建筑密度大 人口密集 交通拥挤的狭小场地中 基坑支护工 程施工的条件均很差 邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用 设 不能放坡开挖 对基坑稳定和位移控制的要求很严 8 基坑支护工程包含挡土 支护 防水 降水 挖土等许多紧密 联系的环节 其中的某一环节失效将会导致整个工程的失败 9 相邻场地的基坑施工 如打桩 降水 挖土等各项施工环节都 会产生相互影响与制约 增加事故诱发因素 10 在支护工程设计中应包括支护体系选型 围护结的承载力 变 形计算 场地内外土体稳定性 降水要求 挖土要求 监测内容等 应注意避免 工况 和计算内容之间 可能出现的 漏项 从而导致基坑失误 在施工过程中 尤 其在软土地区中施工时 应该认真研究合理安排好挖土的方法 以 及支撑与挖土的配合 将会显著地减少基坑变形和基坑支护事故的 发生 11 基坑支护工程造价较高 但又是临时性工程 一般不愿投入较 多资金 可是 一旦出现事故 处理十分困难 造成的经济损失和 社会影响往往十分严重 12 基坑支护工程施工周期长 从开挖到完成地面以下的全部隐蔽 工程 常需经历多次降雨 周边堆载 振动 施工不当等许多不利 条件 其安全度的随机性较大 事故的发生往往具有突发性 一 工程实例简介 北京市海淀区某办事处办公楼工程为原址拆迁重建工程 基础 深度地表以下 9 0m 地质情况 地表下 4 10m 范围内为房渣土 4 10m 5 20m 为粉质 砂质 粘土 5 20m 以下为细卵石层 周围环境 西侧 北侧为马路 东侧 紧邻 一栋六层住宅楼和一处自行车棚 南侧槽边围墙外 3m 为一带地 下夹层的变电室 经物探证实东 西 北 三面地下皆无管线 而 南侧地下管线复杂 且槽边位置遗留一道 3 5m 高原建筑物地下室混凝土墙体 因此支护设计为基坑东 西 北三面采取土钉支护 南侧采取悬臂桩支护 二 事故经过 本基坑工程整体施工采取由北向南 边挖边支的方式 在灌注 桩施工完毕后第二天凌晨 基坑南侧发生整体塌方 原建筑物地下 室混凝土墙体及其后土体整体滑移 下沉 随后从破损的墙体边缘 不断向外冒水 塌方程度进一步加剧 很快整个坑底被水浸泡 所 幸没有人员伤亡 三 原因分析 1 设计因素 本基坑支护工程的设计和施工单位为两家独立单位 设计单位 受施工单位委托 在未对现场作充分考察的情况下作出方案设计 后查实设计在地面荷载取值时并未考虑原有建筑物地下室混凝土外 墙的重量 只按照地表超载值 30Kpa 计算 而实际中除了配电室的 重力作用 原有建筑物地下室混凝土外墙产生的局部超载值高达 87 5Kpa 如此 巨大差异之下 边坡安全稳定系数根本无法保证 2 施工因素 本工程的支护施工单位虽然具备一定资质 属支护施工专业队 伍 但是笔者在事故现场了解到 在事故发生前 支护施工专业队 存在违章操作事实 按照规范要求 在悬臂桩支护施工中 只有混 凝土灌注桩的强度达到设计要求才能进行下一步开挖 而本工程施 工人员在桩身混凝土灌注后不满 24 小时 即开始进一步土方开挖 超挖深度超过两米 在受巨大的土压力作用 而护坡桩尚未起到支 护作用的情况下 边坡即使暂时稳定 但是稍受扰动 就极易引起 土方坍塌 3 环境因素 工程开工前 虽然支护施工单位对周围场地做了专门的物探 但由于没有充分了解原有建筑物情况 在事故发生后的现场发现发 生坍塌的土体为松软的渣土 系原有建筑物与配电室之间的不合格 回填土 土质 内摩擦角 摩阻力等参数与场地内地质勘察报告根 本不符 再者导致本次事故发生的另一个间接原因是原有建筑物地 下室外墙外缘存在一段市政供水的甩口 在灌注桩的拉梁施工过程 中受损涌水 降 低了部分土壤之间粘聚力 土方坍塌过程中 管道被继续拉裂 造成大量冒水 进一步加剧了坍塌程度 4 管理因素 本工程自开工之日起 总包单位的项目经理部和监理单位就进 驻现场 但在事故调查中了解到 在事故发生的前的两天内 尽管 管理人员采取了变形观测措施 但由于是周末 现场总包单位项目 管理人员和监理单位人员放松了过程控制 没能及时发现施工队的 违章操作并采取措施 应该说现场管理人员和监理人员安全生产意 识和责任心不够强 均有着不可推卸的部分责任 四 事故启示 从以上的简单分析中我们不难发现 对于基坑支护工程我们 应该注重以下几点 1 完善设计 保证安全系数 基坑支护工程从设计开始就应该认真勘察现现场状况 了解 确认地下环境 科学的确定各种计算荷载 并充分考虑施工人员技 术水平 材料性能 季节性施工等因素 最终确定合理的安全系数 2 规范管理 消除安全隐患 不管是针对基坑支护工程还是整个建筑工程 提高管理人员素 质 加强工程过程控制都是必不可少的 要建立隐患就是事故 失 职等于犯罪的意识 切实把好技术 质量 安全 环保等关口 将 一切隐患消除在萌芽状态 3 强化教育 提高工人素质 对施工人员 我们不能从自身的角度去要求他们 必须从最基 本的方面开始 通过多种形式对其进行技术 安全 文明施工 规 范操作等多方面的培训 教育 增强其建筑施工的知识 提高其安 全意识 使其懂得保护自己和保护他人 4 用好资金 算好安全经济帐受 SARS 袭击和央行 121 文件的 影响 建筑施工 行业的微利状态进一步明显 致使个别单位在安全防范方面的 投资大大缩减 许多基坑支护受价格影响根本达不